Синтез волновой таблицы - Wavetable synthesis

Синтез волновой таблицы - это метод синтеза звука , используемый для создания периодических сигналов . Часто используемый в производстве музыкальных тонов или нот , он был впервые написан Хэлом Чемберлином в выпуске Byte за сентябрь 1977 года. Вольфганг Палм из Palm Products GmbH (PPG) разработал его в конце 1970-х и опубликовал в 1979 году. С тех пор этот метод используется в качестве основного метода синтеза в синтезаторах, созданных PPG и Waldorf Music, и в качестве вспомогательного метода синтеза компаниями Ensoniq и Access.. В настоящее время он используется в аппаратных синтезаторах от Waldorf Music и в программных синтезаторах для ПК и планшетов, включая приложения, предлагаемые, среди прочего, PPG и Waldorf.

Он также был независимо разработан в те же временные рамки Майклом Макнаббом, который использовал его в своей композиции 1978 года Dreamsong .

Принцип

Синтез волновой таблицы в основном основан на периодическом воспроизведении произвольной формы волны с одним циклом . В синтезе волновой таблицы используется некоторый метод для изменения или модуляции выбранной формы волны в волновой таблице. Положение в волновой таблице выбирает форму волны одного цикла. Цифровая интерполяция между соседними формами волны позволяет динамически и плавно изменять тембр производимого тона. Размахом волновой таблицы в любом направлении можно управлять разными способами, например, с помощью LFO, огибающей, давления или скорости.

Многие волновые таблицы, используемые в синтезаторах PPG и Ensoniq, могут имитировать методы, используемые аналоговыми синтезаторами , такие как широтно-импульсная модуляция, с использованием ряда прямоугольных волн с различными рабочими циклами . Таким образом, когда волновая таблица развернута, рабочий цикл пульсовой волны будет меняться со временем. Поскольку ранние синтезаторы волновых таблиц Ensoniq имели нерезонансные фильтры (в синтезаторах PPG Wave использовались аналоговые резонансные фильтры Кертиса), некоторые волновые таблицы содержали высоко резонансные волновые формы, чтобы преодолеть это ограничение фильтров.

Путаница с синтезом на основе сэмплов (S&S) и синтезом цифровых волн

В 1992 году, с появлением Creative Labs Sound Blaster 16, термин «волновая таблица» начал (неправильно) применяться в качестве маркетингового термина к их звуковой карте. Однако эти звуковые карты не использовали какую-либо форму синтеза волновых таблиц, а использовали сэмплы PCM и синтез FM .

S&S (Sample and Synthesis) и Digital Wave Synthesis были основным методом синтеза звука, используемым цифровыми синтезаторами, начиная с середины 80-х годов с такими синтезаторами, как Sequential Circuits Prophet VS, Korg DW6000 / 8000 (DW, что означает Digital Wave), Roland D50 и Korg M1 до современных синтезаторов.

Эблетон обратился к некоторой путанице в статье:

«Подождите, а разве это не просто синтез сэмплов? Давайте сделаем паузу, чтобы устранить распространенную путаницу. В то время как синтез сэмплов включает использование статических цифровых сэмплов, синтез волновой таблицы позволяет (необязательно) эволюционировать формы волны; это означает, что , в то время как синтезаторы с волновыми таблицами могут звучать как сэмплированный синтез, развивающаяся опция (которая включена по умолчанию для большинства классических звуков волновых таблиц) отличает это ".

Часто теперь у них есть дисплеи, показывающие в реальном времени трехмерные графики воспроизводимой волновой таблицы с выделенной текущей волновой формой, что является характерной особенностью, характерной для современных синтезаторов волновых таблиц.

Пользовательские волновые таблицы

Создание новых волновых таблиц ранее было трудным процессом, если не поддерживалось специализированными средствами редактирования и (почти) воспроизведением отредактированных волновых таблиц в реальном времени на синтезаторе. Такие редакторы часто требовали использования дополнительных аппаратных устройств, таких как PPG Waveterm, или присутствовали только в дорогих моделях, таких как Waldorf WAVE. Чаще всего предварительно вычисленные волновые таблицы могут быть добавлены через карты памяти или отправлены на синтезатор через MIDI. Сегодня волновые таблицы проще создавать с помощью программного обеспечения и прослушивать непосредственно на компьютере. Поскольку все формы сигналов, используемые в синтезе волновых таблиц, являются периодическими, представления во временной и частотной областях являются точными эквивалентами друг друга, и оба могут использоваться одновременно для определения форм сигналов и таблиц сигналов.

Практическое использование

Во время воспроизведения производимый звук можно гармонично изменить, переместившись в другую точку волновой таблицы, обычно под управлением генератора огибающей или низкочастотного генератора, но часто с помощью любого количества модуляторов (матричная модуляция). Это изменяет гармонический состав выходной волны в реальном времени, создавая звуки, которые могут имитировать акустические инструменты или быть полностью абстрактными, в чем этот метод создания звука превосходит другие. Эта техника особенно полезна для развивающихся пэдов синтезатора , где звук медленно меняется с течением времени.

Часто необходимо «прослушивать» каждую позицию в волновой таблице и сканировать ее вперед и назад, чтобы эффективно использовать ее, хотя выбор случайных волновых таблиц, начальных положений, конечных положений и направлений сканирования также может дать удовлетворительные результаты. музыкальные результаты. Стоит отметить, что большинство синтезаторов таблиц также используют другие методы синтеза для дальнейшего формирования формы выходного сигнала, такие как субтрактивный синтез (фильтры), фазовая модуляция , частотная модуляция и AM (кольцевая) модуляция .

Синтез поиска по таблице

Пример справочной таблицы , в которой увеличены данные по адресам с 63 по 67.
(на основе рисунка 2.1 по Nelson 2000 )

В Csound она называется f-таблицей ( таблица функций) и используется для различных целей, включая: синтез волновой таблицы-поиска, формирование волны , отображение MIDI- нот и хранение упорядоченных наборов классов высоты звука .

Наглядно показан пример содержимого f-таблицы : однотактная синусоидальная волна .

Табличный синтез (или синтез Wavetable-поиск ) ( на дорогах 1996 ) представляет собой класс синтеза звука методов с использованием формы сигнала таблицы с помощью таблицы-поиск , называемого методом «табличного генератора». Длина сигналов или сэмплов может варьироваться в зависимости от метода синтеза звука от одного цикла до нескольких минут.

Терминологии

Термин « таблица формы волны » (или « таблица формы волны » как эквивалент) часто сокращается до « таблица формы волны », и производный от него термин « осциллятор с таблицей сигналов » кажется почти таким же, как « осциллятор поиска по таблице », упомянутый выше, хотя слово «волна» (или «форма волны», «форма волны») может подразумевать нюанс однотактной формы волны.

Однако производный термин « синтез волновой таблицы » кажется немного сбивающим с толку, поскольку его первоначальное значение по существу такое же, как « синтез таблицы-поиска », и, возможно, можно ожидать нескольких действий с формой (ами) волны. См. Также: Karplus – Strong струнный синтез (простой класс « алгоритма модификации волновой таблицы », известный как синтез цифрового волновода ). В конце 1970-х Майкл Макнабб и Вольфганг Палм независимо друг от друга разработали расширение множественных волновых таблиц для синтеза поиска по таблицам, которое обычно использовалось в PPG Wave и известно как свипирование волновой таблицы , а позже Хорнер назвал его « синтезом множественных волновых таблиц ». Бошам и Хакен 1993 . В то же время, с конца 1970-х годов, синтез на основе сэмплов с использованием относительно длинных сэмплов вместо одноцикловых сигналов стал повсеместным благодаря внедрению Fairlight CMI и E-mu Emulator .

Фон

На этих четырех терминологий для классов методов синтеза звука, то есть ,

  1. Синтез волновой таблицы - исходное, общее значение (т.е. синтез таблицы поиска за один цикл).
  2. Синтез множественных волновых таблиц - разработан McNabb и Palm, обычно используется в PPG Waves .
  3. Алгоритм модификации волновой таблицы - включая цифровой волноводный синтез .
  4. Синтез на основе образцов

если бы они были надлежащим образом использованы для различения друг друга, можно было бы избежать путаницы, но исторически это кажется неудачным. На последней в 1990 - х годах, несколько влиятельных образцы на основе синтеза продуктов , выпускаемые под торговыми названиями , похожих на «табличный синтез» ( в том числе Gravis Ultrasound табличных карт, Creative Wave Blaster табличных дочерней платы , и Microsoft GS табличного SW Synth ), и эти неурядицы имеют в дальнейшем затронуло отраслевые стандарты (включая алгоритмический синтез структурированного звука и волновых таблиц MPEG-4 , а также дополнительный синтезатор волновых таблиц ускорения AC97 ). В середине 2000-х снова возникла путаница в терминологии. Подкласс обобщенного синтеза волновых таблиц, то есть синтез множественных волновых таблиц Макнабба и Палма, имеет тенденцию ошибочно упоминаться, как если бы он был исключительно общим классом всего семейства волновых таблиц.

В результате обращает на себя внимание сложность поддержания согласованности между концепциями и терминологией в процессе быстрого технологического развития. По этой причине термин «синтез поиска по таблице» подробно объясняется в этой статье.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

Библиография

внешние ссылки

  • "Волновая плита" . Архивировано из оригинала на 3 февраля 2014 года.Приложение GPL с графическим интерфейсом, написанное на языке C Камилл Бассуэль, реализующее несколько инструментов DSP , включая DFT для создания набора волновых таблиц.
  • Герман Зейб (07.01.2011). «PPG Wave 2.2 / 2.3 / EVU Simulator» .( VSTi plugin) вместе с новыми Wavetables '08 от Wolfgang Palm и "WaveSim Demo" .(автономная версия) работала с "Waveterm C" . Авторы: Герман Зейб, Пол Мэддокс и Дэйв Форвард.